新概念垂直起降无人机动力学建模与控制仿真

张峻渤，杨靖宇，唐寅峰

(1.沈阳航空航天大学 智能飞行器系统理论与技术实验室，沈阳 110136；2.沈阳戈达德智能装备科技有限公司 研发部，沈阳 110001)

近年来，随着通信技术和人工智能技术的不断发展，无人机被越来越多地应用于远程作业，如侦察、勘测、物流以及植保等[1-4]。由于受场地资源和管理制度等方面的限制，近年来无人机愈发青睐于垂直起降设计。垂直起降无人机由于其同时具有垂直起降功能和较高的巡航速度，是未来固定翼无人机发展的一个重要方向[5]。近年来，国内外学者针对无人机垂直起降技术展开了大量研究。文献[6]提出了一种涵道飞行器结构和控制系统的设计方法，通过采用参数辨识的方法得到了飞行器的数学模型，但是辨识方法对数据精度的要求较高，需要通过大量实验分析验证，研发周期较长；文献[7]以小型无人倾转旋翼机为研究对象，运用模糊控制方法将有限个配平工作点处的线性模型进行综合，取代非线性模型对系统进行仿真，仿真实验证明该模型具有更快的计算速度，但该方法不可避免的会使模型的泛化能力减弱，进而导致对扰动变化比较敏感。

垂直起降无人机在起飞、降落以及模式转换阶段由于受到纵向推力作用，其姿态及高度的控制性能是保障无人机稳定运行的重要因素。文献[8]提出了一种用于稳定控制六自由度无人机系统的新型非线性PID控制器；文献[9]针对尾座式垂直起降无人机过渡阶段的定高控制问题，提出一种最快模式转换定高控制策略，实验结果表明与PID控制和最快模式转换控制策略相比该方法收敛速度更快，高度变化量更小；……